JP4497010B2 - 電動パワーステアリング制御装置 - Google Patents
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Description
EPSコントローラ1は、マイクロコンピュータ2、電流センサ3、周辺IC4、モータリレー5、電源リレー6及びHブリッジ回路(モータ駆動回路)7を有し、これら回路は回路基板10に実装されている。8は車両の操舵軸に装備されてその操舵トルクを検出するトルクセンサ、9は車速センサ、11はIG電圧検出回路、12はバッテリー、13は操舵アシストトルクを発生するための操舵アシストモータである。周辺IC4はパワー増幅用のバイポーラICである。周辺IC4には、トルクセンサ8からの操舵トルク信号Stを増幅してマイクロコンピュータ2に出力するアンプ41、マイクロコンピュータ2が出力する電源リレー駆動信号Srを増幅して電源リレーのコイル通電を制御するドライバ42、電流センサ3の出力信号を増幅してマイクロコンピュータ2に出力するアンプ43、マイクロコンピュータ2が出力するモータ駆動信号(PWM信号)を増幅してHブリッジ回路7の各パワースイッチング素子に出力するゲートドライバ44、モータリレー5のコイル通電を制御するドライバ45が集積されている。
次に、マイクロコンピュータ2のPWM制御フローを図2に示すブロック図を参照して説明する。ただし、図2に示すマイクロコンピュータ2の内部の各演算ブロックは、実際にはマイクロコンピュータ2により順次処理される演算ルーチンを示している。
次に、Hブリッジ回路7を図3を参照して説明する。Hブリッジ回路7は一対のハーフブリッジからなり、一方のハーフブリッジは上アーム素子としてのパワーMOSトランジスタ71と下アーム素子としてのパワーMOSトランジスタ72とを直列接続してなり、他方のハーフブリッジは上アーム素子としてのパワーMOSトランジスタ73と下アーム素子としてのパワーMOSトランジスタ74とを直列接続してなる。各ハーフブリッジには車載バッテリから直流電源電圧が印加されている。dは各パワーMOSトランジスタの寄生ダイオードである。操舵アシストモータ13の両端は、両ハーフブリッジの接続点からなる出力端に接続されている。操舵アシストモータ13を順方向に駆動する場合には上アーム素子71及び下アーム素子74が互いに時間的に重複してオンされ、逆方向に駆動する場合には下アーム素子72及び上アーム素子73が互いに時間的に重複してオンされる。以下、上アーム素子71及び下アーム素子74を時間的に重複してオンする場合を図4を参照して説明する。既述したように、上アーム素子71及び下アーム素子74のゲート電極にはそれぞれ所定のキャリヤ周波数によりPWM変調された信号電圧である上アームPWM信号Suと下アームPWM信号Sdとが個別に入力される。操舵アシストモータ13を逆方向に駆動する場合も本質的に上記と同じである。ただし、逆方向に駆動する場合には上アーム素子73には上アームPWM信号Su’と下アームPWM信号Sd’とがHブリッジ回路7に出力される。
上アームPWM信号Su及び下アームPWM信号Sdは、入力された上アーム素子のデューティ指令値Du及び下アーム素子のデューティ指令値Ddに基づいてゲートドライバ44にて合成される。すなわち、ゲートドライバ44はPWM変調器を兼ねている。また、ゲートドライバ44には電流指令値などから求めたモータ通電方向に基づいて上アームPWM信号Su及び下アームPWM信号Sdのペアを選択するか、上アームPWM信号Su’及び下アームPWM信号Sdのペアを選択するかを決定する。
デューティ演算器24は、電流制御演算器23から出力される電流制御演算出力値Sに基づいて図5に示すマップに基づいて下アーム素子のデューティ指令値Ddと上アーム素子のデューティ指令値Duとを決定する。なお、上アーム素子のデューティ指令値Duは下アーム素子のデューティ指令値Ddの所定の定数(K)倍に設定されている。ただし、上アームPWM信号Suのパルスの立ち上がりエッジと下アームPWM信号Sdのパルスの立ち下がりエッジとは、図4に示すように同時点(たとえばt0)とされている。時点t1にて下アーム素子74をオフすると、モータインダクタンスに蓄積された磁気エネルギーの放出のために、まだオンしている上アーム素子71、モータ13、上アーム素子73の寄生ダイオードdを通じたフライホイル回路にフライホイル電流が流れ、磁気エネルギーが消耗し、サージ電圧を抑止することができる。蓄積エネルギーの大きさは、通電時間すなわち下アーム素子74のオン時間に正相関をもつため、下アーム素子74のオフ後の上アーム素子71のオン時間Tuは上記のように下アーム素子のオン時間Tdの定数k倍とすることが好適である。
しかし、定値Dmin未満の上記したデューティ指令値Du、Ddを定値Dminに固定する制御を行うと、図5に示すデューティ指令値Ddが定値Dmin未満である範囲において、図2に示す電流センサ3が検出した電流値は電流指令値演算器22が通電するべきとして出力した電流指令値isからずれてしまい、フィードバック制御が揺らいでしまう。そこで、この実施例では、0A補正演算器25は、定値Dminの場合に検出電流値を0に固定する。なお、この固定のためには、0A補正演算器25は、デューティ演算器24が定値Dminで作動していることを示す信号を受信してもよくあるいは電流センサ3からの検出電流の大きさにより判断してもよい。
しかし、下アーム素子のデューティ指令値Ddが定値Dmin未満である場合に上記した0A補正演算器25により検出電流値を0に固定する制御を行うと、図5に示す電流制御演算出力値SがS1〜S2の範囲にてモータ電流が正確に検出されない結果として、デューティ演算器24は上アーム素子のデューティ指令値Duを演算することができない。
2 マイクロコンピュータ
3 電流センサ
5 モータリレー
6 電源リレー
7 駆動回路
8 トルクセンサ
9 車速センサ
10 回路基板
12 バッテリー
13 操舵アシストモータ
20 操舵トルク演算器
21 位相補償演算器
22 電流指令値演算器
23 電流制御演算器
24 デューティ演算器
25 補正演算器
26 電圧ー電流変換器
27 検出電流補正演算器
28 デューティ補正演算器
41 アンプ
42 ドライバ
43 アンプ
44 ゲートドライバ
45 ドライバ
71 上アーム素子
72 下アーム素子
73 上アーム素子
74 下アーム素子
Claims (3)
- 操舵トルクを検出する操舵トルク検出回路8と、ステアリング動作をアシストするための操舵アシストトルクを発生するモータの電流を検出する電流検出回路3と、上アーム素子と下アーム素子とを直列接続してなるハーフブリッジを所定数有して前記モータの電流を制御する駆動回路7と、検出された操舵トルクに基づいて演算した前記モータに通電するべき電流である電流指令値と前記電流検出回路3の電流検出値との差を解消するように前記上アーム素子及び下アーム素子をPWM制御する制御回路2とを備え、前記制御回路2は、時間的に重複してオンされる前記上アーム素子及び前記下アーム素子のどちらか一方のデューティを他方のデューティの所定定数倍に設定する電動パワーステアリング制御装置において、
前記制御回路は、前記上アーム素子及び下アーム素子のデューティを前記駆動回路をオフする場合を除いて所定の最小デューティ以上に設定するとともに、時間的に重複してオンされる前記上アーム素子及び前記下アーム素子のうちデューティが小さい方の素子のオフ時点又はその直前にて前記電流検出回路の検出した前記モータの電流をサンプリングして前記電流検出値とし、前記時間的に重複してオンされる前記上アーム素子及び前記下アーム素子のデューティを前記最小デューティに設定した状態にて前記サンプリングした電流検出値を0にセットするとともに、前記時間的に重複してオンされる前記上アーム素子及び前記下アーム素子のうちデューティが小さい方の素子のデューティが前記最小デューティに固定され、かつ、大きい方の素子のデューティを前記最小デューティより大きく設定する動作範囲にて前記大きい方の素子のデューティに所定の関数関係をもつ所定の補正電流値を前記電流検出値として用いることを特徴とする電動パワーステアリング制御装置。 - 請求項1記載の電動パワーステアリング制御装置において、
前記上アーム素子のデューティは、前記下アーム素子のデューティ以上に設定されることを特徴とする電動パワーステアリング制御装置。 - 請求項2記載の電動パワーステアリング制御装置において、
時間的に重複してオンされる前記上アーム素子及び下アーム素子は、同時にオンされることを特徴とする電動パワーステアリング制御装置。
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